李鴻

1探究目標(biāo)

（1）培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的興趣、體驗(yàn)探究的樂(lè)趣，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新和創(chuàng)造能力.

（2）初步培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用于實(shí)踐，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)際材料相結(jié)合，選擇合適的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的能力.

（3）培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作、協(xié)調(diào)配合的精神.

（4）初步培養(yǎng)學(xué)生書寫探究報(bào)告的能力.

2課題分析

雞蛋是學(xué)生生活中最常見(jiàn)的食物之一，古代人常用“雞蛋碰石頭”來(lái)比喻自不量力，雞蛋的易碎性是顯而易見(jiàn).課題探究中要求雞蛋能從2 m高地方落下而安然無(wú)恙，在沒(méi)有進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究前，這個(gè)問(wèn)題對(duì)學(xué)生而言如同天方夜譚，更是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn).

本課題可以用來(lái)模擬飛行器在極端惡劣的情況下從高空中著陸、模擬在極端惡劣的情況下從高空中落下逃生等情景，有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，能夠激起學(xué)生探究的興趣.

3課題實(shí)施

3.1準(zhǔn)備階段

在正式比賽之前一周，將課題實(shí)驗(yàn)要求以公告的形式張貼出來(lái)，其內(nèi)容如下：

（1）使生雞蛋從不低于2 m的高處落下，落到水磨石地面上，雞蛋不能摔破.

（2）根據(jù)所使用包裝物的質(zhì)量大小排定成績(jī)，質(zhì)量小的作品成績(jī)優(yōu)秀. 對(duì)優(yōu)秀作品進(jìn)行表彰，并公開(kāi)展示.

（3）對(duì)使用方法具有創(chuàng)新性、創(chuàng)意好的作品將特別提出表?yè)P(yáng).

（4）寫出探究過(guò)程報(bào)告，對(duì)優(yōu)秀的探究報(bào)告將在校內(nèi)張貼.

以物理教師為主，在學(xué)生中進(jìn)行廣泛的宣傳動(dòng)員，以學(xué)生個(gè)體和團(tuán)隊(duì)探究為主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，再將設(shè)計(jì)方案以作品的形式制作出來(lái)，參加比賽.

3.2正式比賽

物理教師作裁判，在學(xué)校的水磨石籃球上進(jìn)行正式比賽.然后收集學(xué)生的成功作品，測(cè)量其質(zhì)量.有呂勝、楊芳等15名學(xué)生的作品（含雞蛋）總質(zhì)量不大于70 g.

比賽結(jié)束后，我們及時(shí)張榜對(duì)學(xué)生進(jìn)行表彰，對(duì)葉景、顧明等13名同學(xué)創(chuàng)新性、觀賞性強(qiáng)的作品進(jìn)行特別表?yè)P(yáng)，并發(fā)給各團(tuán)隊(duì)每一個(gè)成員一份獲獎(jiǎng)證書，鼓勵(lì)個(gè)人探究和團(tuán)隊(duì)探究，培養(yǎng)學(xué)生合作精神.

收集學(xué)生探究報(bào)告，及時(shí)張貼學(xué)生的優(yōu)秀探究報(bào)告作品.

4實(shí)驗(yàn)成果

4.1選擇合適時(shí)間，重培養(yǎng)科學(xué)探究興趣

我們選擇午后學(xué)生的自由活動(dòng)時(shí)間進(jìn)行比賽，吸引了大量的學(xué)生觀看，優(yōu)秀作品引起許多學(xué)生的贊嘆，參賽的學(xué)生高興的表情一露無(wú)遺.通過(guò)幾天的觀察發(fā)現(xiàn)，參與探究的學(xué)生，個(gè)個(gè)都沉浸在探究成功的喜悅中.比賽中，還有一些讓我們物理教師感到高興的小插曲：在布置課題之初，一些認(rèn)為“摔不破雞蛋”是不可能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)的學(xué)生，不屑一顧去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，看到率先表演的楊芳和葉景同學(xué)實(shí)驗(yàn)成功后，許多學(xué)生說(shuō)：這太簡(jiǎn)單了.一些學(xué)生，就在學(xué)校周圍現(xiàn)買雞蛋和氣球，現(xiàn)場(chǎng)制作出作品來(lái)進(jìn)行比賽.有的學(xué)生通過(guò)觀摩，還將作品進(jìn)行改進(jìn).為了保護(hù)學(xué)生探究的積極性，我們也讓這些學(xué)生參加了比賽.可以想象，這些學(xué)生，去掉了科學(xué)探究的神秘外衣，在今后的學(xué)習(xí)、生活和工作中，對(duì)科學(xué)探究的興趣一定會(huì)越來(lái)越濃.

4.2保護(hù)探究熱情，讓學(xué)生體驗(yàn)成功喜悅

針對(duì)初中八、九年級(jí)學(xué)生生理和心理特點(diǎn)，從保障學(xué)生的安全角度出發(fā)，我們降低實(shí)驗(yàn)難度，雞蛋下落的高度只要求不低于2 m，只從包裝材料質(zhì)量來(lái)比較成績(jī)，其目的是讓更多的學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)探究中來(lái)，讓學(xué)生體驗(yàn)成功的喜悅.

活動(dòng)中，學(xué)生自由上場(chǎng)比賽，三名學(xué)生同時(shí)進(jìn)行表演，營(yíng)造出一種激烈競(jìng)爭(zhēng)的場(chǎng)面，觀賞性非常強(qiáng).學(xué)生參與的人數(shù)比我們預(yù)想的多很多.我們?cè)试S雞蛋摔破的學(xué)生改進(jìn)裝置，再進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)，這樣參與探究的學(xué)生越來(lái)越多，參賽的學(xué)生越來(lái)越多，無(wú)論雞蛋是否摔破，參賽學(xué)生都很高興，有效地保護(hù)了學(xué)生的探究熱情.

比賽結(jié)束幾天后，還有學(xué)生還在進(jìn)行類似的實(shí)驗(yàn)探究.很多學(xué)生要求提高雞蛋下落的高度來(lái)進(jìn)行比賽，讓他們的作品最優(yōu)秀的一面體現(xiàn)出來(lái).

4.3作品千姿百態(tài)，物理與生活緊緊擁抱

通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，再一次讓我們物理教師體會(huì)到“沒(méi)有最好，只有更好”.在學(xué)習(xí)生活之余，學(xué)生參與熱情完全超出我們的預(yù)料，學(xué)生的創(chuàng)意遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們實(shí)驗(yàn)之初的預(yù)想.

探究活動(dòng)中，學(xué)生充分理解了比賽的規(guī)則：比賽前提是雞蛋不破，雞蛋一旦破了，便會(huì)被淘汰.最重要的是要保證雞蛋不破，再考慮如何使裝置質(zhì)量盡可能小，使裝置穩(wěn)定性盡可能提高.保證雞蛋不破就要加強(qiáng)保護(hù)措施；質(zhì)量盡可能小，就要選用密度小的材料，能省就盡量省.為了保證雞蛋安全，學(xué)生在雞蛋包裝上下工夫，各有創(chuàng)意.學(xué)生設(shè)計(jì)的作品種類主要有以下幾種：

（1）氣墊型：先讓氣球充氣，將雞蛋夾在兩個(gè)或兩個(gè)以上的氣球中間，使雞蛋四周都是氣球和氣體組成的墊子.學(xué)生比賽完后，從六樓上拋下裝置，雞蛋都沒(méi)有摔破.八（1）班孫美玉同學(xué)的作品沒(méi)花一分錢：將兩個(gè)廢棄的方形塑料袋內(nèi)充入空氣，用細(xì)線將袋口扎?。挥媚z帶將雞蛋固定在一個(gè)袋子中間，再蓋上另一個(gè)充氣袋；最后用細(xì)線將兩個(gè)袋子捆綁在一起制成作品.

工作過(guò)程

①一開(kāi)始我們想利用泡沫把雞蛋包住，裝置很輕盈，實(shí)驗(yàn)了幾次，雞蛋沒(méi)有摔破，但我們認(rèn)為這種裝置的外觀不漂亮，且方法不新穎.

②然后我們想利用降落傘來(lái)幫助，利用浮力和空氣的阻力來(lái)減小雞蛋下落的速度，但雞蛋很容易摔破，很不可靠.于是我們想到了氫氣球.氫氣球內(nèi)氫氣密度比空氣小.如果我們利用的好，我們可以使雞蛋在氫氣球的作用下，緩慢落到地上，雞蛋不會(huì)摔破，也很美觀.但我們考慮到，氫氣球的價(jià)格高，擔(dān)心如果氫氣球沒(méi)有利用好，雞蛋隨球上浮，不下落.

③最后，我們想到利用普通氣球.我們準(zhǔn)備把氣球吹大，把雞蛋裝進(jìn)去，然后再把裝有雞蛋的氣球外面貼上吹大的氣球，這樣有氣球?yàn)殡u蛋擋著，使雞蛋跟氣球落地時(shí)，不與地面接觸，雞蛋就不容易破了.但是雞蛋的個(gè)兒太大，氣球口太小，不能裝下去.我們還是利用氣球，將雞蛋貼在氣球的外面，再用兩個(gè)氣球在雞蛋的另外兩邊貼著，雞蛋牢牢夾在三個(gè)氣球的中間.在三個(gè)氣球的尾部粘上透明膠帶，使它們構(gòu)成一個(gè)三角形，利用了三角形的穩(wěn)定性，使雞蛋與氣球落下時(shí)能平穩(wěn)點(diǎn)，避免過(guò)多振動(dòng).在此基礎(chǔ)上，我們進(jìn)行了幾次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果很成功，這個(gè)裝置既輕盈又美觀.

結(jié)論：在氣球與雞蛋下落的過(guò)程中，雞蛋被三個(gè)氣球包裹著，落地時(shí)，雞蛋不與地面接觸，因此沒(méi)有摔破.

反思：在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要不斷探究，反復(fù)實(shí)驗(yàn).在失敗中吸取經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法.要在探究過(guò)程中，勇于創(chuàng)新，善于思考，把實(shí)驗(yàn)做到盡善盡美.

（2）不倒翁型：使整個(gè)裝置重心盡可能降低，像不倒翁一樣，使得裝置下落時(shí)能保持穩(wěn)定狀態(tài)，確保始終讓一個(gè)面著地.只需要在落地這一個(gè)面做好保護(hù)，從而節(jié)省材料.

首先，學(xué)生考慮到的是雞蛋的受力面積問(wèn)題.第一次做的裝置頭部的海綿與雞蛋接觸的那一面是平面，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，將平面挖了一個(gè)與雞蛋大頭弧度大致相同的小坑.

第二道防線是雞蛋與紙筒的摩擦.有了這一防線，雞蛋受到更好的緩沖作用.

接下來(lái)的問(wèn)題就是怎樣保證裝置豎直下落.在裝置尾部剪開(kāi)了四個(gè)成“十”字形的口，分別將兩塊硬紙片插入相對(duì)的口中，這樣便能保證裝置豎直下落了.草圖如圖1所示.

工作過(guò)程：

①裝置在尾翼的作用下，豎直下落.

②裝置與地面接觸時(shí)，雞蛋由于慣性從紙筒中滑下，同時(shí)受到紙筒的摩擦力，使雞蛋下落速度緩慢減小.

③雞蛋下滑到與海綿接觸時(shí)，海綿壓縮，雞蛋下落速度進(jìn)一步緩慢減小，使雞蛋與地面撞擊時(shí)，受到的壓強(qiáng)很小.

④裝置傾倒時(shí)，海綿不受約束，由于彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，海綿從紙筒中擠出.

（3）多面體型：用骨架和線制作一個(gè)多面體，將雞蛋懸空固定在多面體的中央.裝置落地后，不論哪個(gè)面著地，雞蛋都不會(huì)著地，雞蛋就完好無(wú)損了.本裝置受空氣阻力較小，穩(wěn)定性較好.八（9）班蔡奎同學(xué)在雞蛋上用紙直接扎成多面體，用料極省，造型美觀，雞蛋能夠從很高的地方掉下也不會(huì)摔破.

（4）外包裝型：借鑒生活中用各種填充材料保護(hù)貴重用品的方法，用泡沫、棉花、團(tuán)成一團(tuán)的廢紙或海綿等密度極小的材料，將雞蛋包裹起來(lái)，通過(guò)這些材料的緩沖減震作用，達(dá)到保護(hù)雞蛋的目的.本次實(shí)驗(yàn)中采用這種方法的學(xué)生作品比較多：如先在一塊泡沫塑料中間挖一個(gè)與雞蛋完全相同的洞，在洞口封上泡沫塑料或海綿，用膠帶扎好就制成作品.有的同學(xué)直接用海綿包扎雞蛋，用膠帶扎好就制成一個(gè)最簡(jiǎn)單的裝置.

（5）吸管組型：用幾根吸管綁在一起做成吸管組，將雞蛋夾在中間，用膠條固定，利用中空的吸管起到緩沖作用.方乙嵐同學(xué)利用吸管制成吸引人的圣誕老人的外形，質(zhì)量小，對(duì)雞蛋的保護(hù)作用也很明顯.

（6）降落傘型：借鑒跳傘、宇宙飛船減速等實(shí)例，利用塑料袋、氣球等制成降落傘，增大空氣阻力，使雞蛋連同整個(gè)裝置以較小的速度平穩(wěn)落地.九（5）班劉凱同學(xué)利用兩個(gè)畫有卡通圖案的氣球作降落傘，將包有海綿的雞蛋用細(xì)線系在氣球下.冉冉下落的氣球，雞蛋安全落地，吸引了學(xué)生的眼球.

5意外收獲

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之初，我們以去掉雞蛋再測(cè)量整個(gè)裝置的質(zhì)量取成績(jī)，但取下雞蛋時(shí)，容易將很多作品損壞，無(wú)法展示，最后采用雞蛋和包裝材料一起測(cè)量的方案來(lái)計(jì)量成績(jī).這引起部分學(xué)生抗議：雞蛋的質(zhì)量有大小之分，對(duì)成績(jī)影響較大.實(shí)驗(yàn)中學(xué)生還提出不同雞蛋抗壓能力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響、雞蛋生或熟、用雞蛋做實(shí)驗(yàn)好還是鴨蛋做實(shí)驗(yàn)好等問(wèn)題.這一方面需要我們?cè)诮窈髮?shí)驗(yàn)中要設(shè)計(jì)的更完善，也從另外一個(gè)角度說(shuō)明學(xué)生在探究過(guò)程中，能夠采用控制變量法等科學(xué)方法來(lái)思考問(wèn)題，也善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，這些正是我們?cè)诳茖W(xué)教育中最希望學(xué)生擁有的能力.

實(shí)驗(yàn)探究中，我們發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生所使用的材料都是廢物再利用，充分體現(xiàn)了學(xué)生已經(jīng)形成環(huán)境保護(hù)意識(shí)，學(xué)生已經(jīng)有初步的環(huán)境意識(shí).在使用氫氣球還是普通氣球?yàn)椴牧蠒r(shí)，已能用經(jīng)濟(jì)觀念來(lái)判斷，體現(xiàn)了學(xué)生具有對(duì)事物的判斷能力.

比賽中，學(xué)生已經(jīng)懂得保護(hù)自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán).我們?yōu)榱俗尭鄬W(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)探究中來(lái)，準(zhǔn)許現(xiàn)場(chǎng)模仿的學(xué)生參加比賽，受到先比賽學(xué)生的抗議，后來(lái)參加比賽的學(xué)生，有的只是單純的模仿，但有的同學(xué)在模仿中并改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)裝置，使成績(jī)更好.學(xué)生在自己的探究報(bào)告中標(biāo)出“版權(quán)所有，仿冒必究”，這一方面說(shuō)明其作品是他們經(jīng)過(guò)很多次探究而得出的，對(duì)他人的模仿存在天生的反感，也說(shuō)明他們對(duì)自己作品的保護(hù)意識(shí)，這提醒我們?cè)谝院蟮膶?shí)驗(yàn)探究中要善于處理創(chuàng)新與模仿的沖突，既要鼓勵(lì)全體學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，也要恰當(dāng)?shù)乇Ｗo(hù)各層次學(xué)生的創(chuàng)新和創(chuàng)造成果.

實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，學(xué)生經(jīng)受失敗打擊的能力增強(qiáng)了.有的同學(xué)反映，實(shí)驗(yàn)中，為了找到合適的方法，摔破了六個(gè)雞蛋，通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終選取一個(gè)自己認(rèn)為比較好的方案來(lái)進(jìn)行比賽，取得了好成績(jī).失敗是成功之母，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)挫折考驗(yàn)的學(xué)生，永不放棄的學(xué)生，相信他們?cè)诮窈蟮纳詈凸ぷ髦?，一定?huì)更好地生存.

雞蛋撞地球，高空墜蛋而不破，通過(guò)懷疑、嘗試，越來(lái)越多的學(xué)生加入到探究活動(dòng)中來(lái)，將看似不可能的事情經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)探究變成現(xiàn)實(shí)，能用科學(xué)的手段解決類似問(wèn)題.活動(dòng)培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)物理和科學(xué)探究的興趣，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究的能力和STS意識(shí)，進(jìn)一步使學(xué)生明白：物理來(lái)源于生活，從生活中學(xué)習(xí)物理，讓物理知識(shí)應(yīng)用于生活中，我們的生活會(huì)越來(lái)越美好.